乌鲁木齐市耕地面积变化态势及驱动机制分析*

刘祥鑫，蒲春玲，闫志明，胡赛，黄晓东，苏丽丽，穆飞翔

(新疆农业大学管理学院,乌鲁木齐 830052)

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乌鲁木齐市耕地面积变化态势及驱动机制分析*

刘祥鑫，蒲春玲※，闫志明，胡赛，黄晓东，苏丽丽，穆飞翔

(新疆农业大学管理学院,乌鲁木齐 830052)

[目的]耕地资源是我国乃至世界重要的土地资源，保护耕地数量不减少、质量不降低是我们每个公民义不容易的责任和义务。当前国内外对耕地保护的研究大多仅停留在时间上的比较以及定量的分析，很少对指标因素和时间进行横纵向比较。[方法]文章基于乌鲁木齐市2004～2013年耕地面积，从全市人口、经济、政策投资及科技与城建等4个大类出发，选取18个指标，分析了乌鲁木齐市耕地面积的变化态势和规律。采用主成分和多元回归的分析方法，揭示了耕地面积变化的驱动机制； 采用相应的指标体系构建耕地面积变化驱动模型。[结果]研究表明：近10年乌鲁木齐市耕地面积呈减少-增多-减少趋势，而GDP、居民储蓄存款、市区总人口及财政支出是影响耕地面积变化的主要因素。[结论]鉴于此，该研究为乌鲁木齐市土地资源的合理配置、土地利用规划以及耕地资源的科学利用提供决策依据，为实现当地资源、环境与经济的可持续发展提供了新的思路。

乌鲁木齐市 耕地 驱动机制 变化态势 多元回归分析

0 引言

耕地是国土资源中最重要的类型，是农业乃至国民经济的基础，耕地资源的动态变化是影响区域可持续发展的核心问题之一[1]。耕地保护是我国的一项基本国策[2]，也是政府在土地资源要素配置领域的重要公共政策[3]。

面对日益严重的“人口-资源-环境”问题，耕地保护的科学执行迫在眉睫。近年来，国内学者对一些典型地区的耕地面积变化与经济发展、人口增长等的关系进行了研究，并取得了一定的成就。如张正栋用统计的方法，研究了近35年来海南岛耕地变化过程与人口增长、经济发展之间的动态变化关系[4]； 李国祥[5]在假设中国耕地保护到位、农民种粮积极性得到维护和激励、全国粮食播种面积不会下降的情况下，根据2006～2013年间主要粮食作物单产增长趋势预测2020年全国粮食生产能力为6.7亿～7.0亿t； 孙江锋等[6]利用ArcGIS技术从3S角度构建耕地监测系统框架，解决了以往耕地变化动态监测中只注重数量变化而忽视耕地质量和性质变化的问题； 蔡文春和杨德刚[7]对新疆、曾永年等[8]对青海高原东北部耕地变化的驱动力进行了分析； 纵观国内各研究方法，针对耕地面积变化态势及驱动机制，主要采用定量与定性相结合以及通过对大量区域性案例进行比较进行研究[9]，影响驱动机制的因素通常主要有经济社会发展和自然因素，当前更多侧重于经济社会发展的驱动作用，经济因素表现在引起农业用地结构的调整，使土地资源在产业上重新分配，导致土地利用结构发生变化[10]。

文章基于乌鲁木齐统计年鉴及统计公报数据，利用主成分分析法和多元回归分析法研究2004～2013年乌市耕地面积变化态势，从而建立耕地面积与人口、经济、政策投资、科技等因素的关系模型，分析其驱动力机制，为乌鲁木齐市优化配置耕地资源、制定可持续发展规划提供决策依据。

表1 社会经济因素指标

人口因素经济因素政策投资因素科技及城建因素市总人口(X1)GDP(X4)固定资产投资额(X14)年供水量(X16)非农业人口(X2)人均GDP(X5)财政支出(X15)卫生技术人员(X17)社会从业人口(X3)财政收入(X6)学校个数(X18)农牧民人均纯收入(X7)城镇居民人均纯收入(X8)居民储蓄存款(X9)第一产业增加值(X10)第二产业增加值(X11)第三产业增加值(X12)全社会用电量(X13)

图1 乌鲁木齐市建成区面积变化

1 数据来源及研究方法

1.1 研究区域概况

乌鲁木齐市地处北纬42°45′32″～44°08′00″，东经86°37′33″～88°58′24″。坐落在北天山的东西段结合部，东、南、西三面环山，地势东南高、西北低，北为准噶尔盆地南缘。乌鲁木齐是一个多民族聚居的城市，世居民族13个，除汉族外，世居的少数民族有维吾尔、回、哈萨克、满、蒙古、柯尔克孜、乌孜别克等。总人口208.2万人，其中少数民族人口占24.6%，市区人口占83.5%。乌鲁木齐土地总面积为1.200 0万km2。现有耕地6.543万hm2，占土地总面积的5.55%。

1.2 数据来源及研究方法

数据主要来自2004～2013年乌鲁木齐市统计年鉴、乌鲁木齐市国土资源公报等相关资料。根据新疆乌鲁木齐市经济社会发展的实况，研究乌鲁木齐市耕地面积受社会经济、人口、政策及科技和城建影响的变化态势。根据统计数据，选取表1中的指标来表示影响因素，由于指标较多，而且不同指标之间存在着不同的相关性，如表2。如何从中提取少数具有代表性的变量，同时又保证不丢失指标原本提供的信，是研究的关键。主成分分析法的优势在于以最少的信息损失为代价，将较多的原始变量综合成较少的综合指标的分析方法[11]。

表2 耕地面积变化驱动力变量相关系数矩阵

X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15X16X17X18X11X209931X3098809831X40975098609661X50980989097509991X609709860954099509941X709810990958099109909961X809690983094509890987099809981X909710979097099509960989098409841X100647067406470690678066706860674071X11020502110258021902370197015201450186-03231X1205090503057105380548048304460430516010408461X13096809760937098109809910995099609740641015404191X140934094708909660959097809820987095606720068035709891X1509730986096099709950999099509960993067701840491098709751X1607640731077206306520620647060706090284042605420617051906171X17098309870991096309709540960945096307130217053209330891095707741X1801180128-0004014201240174018701880061-01702620102390282014600900081

2 耕地、人口与经济发展的动态变化

2.1 研究区域城市发展的基本趋势

2000～2014年乌鲁木齐市建成区面积变化趋势如图1所示,乌鲁木齐市建成区面积呈持续增长趋势，依据增长速度可划分为2个阶段：第一阶段： 2000～2005年，建成区面积增长较为缓慢，属于城市稳步建设阶段，由2000年的139.55km2增加到2005年的176.43km2，年增长率为7.38%。第二阶段： 2006～2014年，由于城镇化建设步伐的加快，建成区面积增加迅速，由2006年235.88km2增加到2014年412.26km2，年增长率为13.57%。

2.2 耕地变化态势

随着建成区面积的增大，城市化进程加快的同时，耕地资源数量呈现“减少-增加-减少”的趋势。如图2所示：由乌鲁木齐市统计年鉴表明， 9年间乌鲁木齐市耕地总面积由2004年6.390 0万hm2增加到2013年的6.431 0万hm2，面积增加0.041 0万hm2，增加率为0.5%。其变化过程大体可分3个阶段：第一阶段： 2004～2007年，由于乌鲁木齐人口的迅速增长，对耕地的占用逐渐增多，因此耕地面积由2004年6.390 0万hm2减少到2007年5.571 0万hm2，减少率为12.82%。第二阶段： 2008～2009年底，由于城市化水平还不高，又受2006年废止农业税政策的影响，人民耕种的积极性逐渐提高，不断的开荒复垦，土地面积急速增长，由2008年6.061 0万hm2增加到2009年8.025 0万hm2，增加率为32.40%。第三阶段： 2010～2013年，乌鲁木齐市城镇化发展迅速，政府不得不占用大量耕地进行建设，导致耕地面积呈减少趋势，从2010年7.991 0万hm2减少到2013年6.431 0万hm2，减少率为19.5%。

从图2可看出，人均耕地面积的变化趋势基本和耕地总面积相吻合，说明耕地面积的变化受人口总量和城镇化进程的影响是比较大，因此，协调人口及城镇化发展与耕地面积的关系是确保耕地面积稳定的关键。

图2 乌鲁木齐市耕地总面积和人均耕地面积变化

3 驱动力因素体系的建立

耕地面积变化的主要驱动力有人口、社会经济、政策、科技等因素。根据大量的研究案例表明，耕地面积变化在一定时期受自然环境影响比较小，受人口和社会经济发展因素驱动力影响较大。2004～2013年期间，乌鲁木齐市人口由204.60万人增加到了2013年的262.93万人，人口增长较快； 随着城市化进程的加快，建成区面积逐渐增加，经济也得到飞速发展，GDP由2004年506.61亿元增加到2013年2202.85亿元，第一、二、三产业比例由2004年的1： 25.14： 42.14变化为2013年的1： 34.44： 54.44，随着第二、三产业和固定资产投入的增加以及耕种收益的偏低，使更多的人宁愿外出打工也不愿留乡种地，直接或间接导致乌鲁木齐市耕地面积变化。

3.1 耕地面积变化驱动主成分分析

从表3和表4可看出，第一、二、三主成分方差累计贡献率已达95.045%，符合主成分分析的基本要求，因此确定主成分的数值。

表3 主成分特征值和主成分贡献率

组件初始特征值总计方差百分比提取载荷平方和累积(%)总计方差百分比累积(%)11396777593775931396777593775932201111171887642011111718876431131628295045113162829504540526292397969502961647996156006033199947700100531008637×10-16354×10-151009251×10-16139×10-1510010107×10-16596×10-1610011935×10-17519×10-1610012450×10-17250×10-1610013158×10-17879×10-1710014204×10-18010015714×10-170100160010017001001800100

表4 主成分荷载矩阵

组件123人均GDP(X5)0997-0002-0006非农业人口(X2)0997-0013-0013GDP(X4)0995-00190019农牧民人均纯收入(X7)0993-00750086财政支出(X15)0992-00520046财政收入(X6)0992-06420072市总人口(X1)0990002-0032居民储蓄存款(X9)0989-0061-0041城镇居民人均纯收(X8)0987-00880106社会从业人口(X3)09810037-017全社会用电量(X13)0981-00680155固定资产投资额(X14)0956-03480235年供水总量(X16)06970353-0214第一产业增加值(X10)0679-0545-0175第二产业增加值(X11)02290947-0072第三产业增加值(X12)0534073-025学校个数(X18)01410330908

驱动因子的荷载绝对值体现其在主成分中的相对重要性，第一主成分荷载值有14个驱动因子荷载超过了0.9，其中人均GDP、非农业人口、农牧民人均纯收入、市总人口等7个驱动因子荷载超过了0.99，为经济和人口因素。可以看出，经济发展和人口变化对耕地面积变化有显著影响。耕地面积与年供水总量和三产业等的相关系数偏小，因为工业化发展、房地产及交通等建设用地快速扩张占用了大量的耕地。由于第一产业的收益率远远低于第二、三产业，所以农牧民进行耕种的积极性大大降低， 2013年第一产业的增加值仅占社会生产总值的1.54%，导致从事二、三产业人口增多，直接促使居民储蓄存款增加，同时进城人口比例增加，导致居住、休闲、交通等用地规模扩大，间接造成耕地面积减少，GDP、财政支出变化如图3所示。

从表4中第二主成分驱动因子荷载值可看出，第二、三产业增加值荷载值都超过0.73，为经济因素，该因素是耕地面积变化的主要驱动力之一。耕地面积与固定资产投资额、卫生技术人员、财政收入及第一产业增加值载荷值分别为-0.348、-0.412、-0.642和-0.545,呈负相关关系，国家政策及科技的投入吸引了大量劳动力进城就业，使公共服务、医疗卫生等用地的增多，直接导致耕地面积减少。十二五规划向十三五规划的过渡期，产业结构不断优化升级，农民从事耕种的积极性降低，以固定资产投资额为代表的政策投资，农业机械化水平显著提高，以及传统农业逐渐向现代化农业转变，为耕地面积的变化创造了条件。总人口和耕地面积变化图如图4。

图3 GDP、财政支出变化

图4 市总人口与耕地面积变化

3.2 耕地面积变化驱动力模型

采用主成分分析法对耕地面积变化的驱动力进行结果分析，结合乌鲁木齐市社会经济发展状况，选取乌鲁木齐市GDP来反应经济发展水平、居民储蓄存款反映居民富裕程度、市总人口反映城市化水平、学校个数反映科技及城建水平、财政支出反映政策投资情况，总共5个因子作为自变量与作为因变量的耕地面积(Y)进行回归分析。为使各因子达到可比性的目的，首先采用spss对原始数据进行标准化处理，然后进行回归分析，从而建立以下模型：

Y=4.701-9.248U1-2.590U2-5.684U3-0.430U4+4.093U5

其中U1表示GDP，U2表示居民储蓄存款，U3表示市总人口，U4表示学校个数，U5表示财政支出。

从以上模型可得出GDP是耕地面积变化的首要驱动因子，其次是居民储蓄存款、市总人口、学校个数、财政支出。分析结果：复相关系数为0.933,决定系数为0.915,F值为105.356,显著值P=6.574×10-13<α=0.05的显著水平，因此，自变量与因变量存在明显回归关系，模型具有实际意义。

4 结论

该文通过研究乌鲁木齐市耕地利用变化的态势及驱动机制，为乌鲁木齐市耕地资源的优化配置提供了决策依据。通过2004～2013年乌鲁木齐市国民经济和社会发展统计公报及统计年鉴等数据，利用主成分分析和多元回归分析等方法，对乌鲁木齐市耕地面积变化的趋势、主要驱动力进行研究，并建立驱动力模型。研究结果表明：近10年乌鲁木齐市耕地面积变化呈减少-增多-减少趋势，导致耕地面积变化的主要驱动力GDP、财政支出、市总人口等，耕地面积阶段性减少主要由于经济水平的提升以及人口的快速增长。

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THE CHANG TREND OF CULTIVATED LAND AREA IN URUMQIAND THE DRIVING MECHANISM*

Liu Xiangxin，Pu Chunling※，Yan Zhiming，Huang Xiaodong，Su Lili，Mu Feixiang

(School of management of Xinjiang Agricultural University Urumqi 830052, China)

Cultivated land resource is the important land resources in China and even all over the world, to protect cultivated land quantity and quality is our responsibility and obligation of every citizenship. Most of the current domestic and international research on cultivated land protection only focused on the time comparison and quantitative analysis, there were very few horizontal longitudinal comparison on index factors and time. Based on the data of cultivated land from 2004 to 2013 in Urumqi, from four major categories, i.e., the city′s population, economy, policy, investment and technology, and the urban construction, this paper selected 18 indexes for the horizontal longitudinal comparative analysis to reveal the change of cultivated land in Urumqi. And then it summarized the cultivated land change driving mechanism using the principal components and multiple regression analysis method. The results showed that the cultivated land area was in the trend of deceasing- increasing in nearly a decade. The fiscal expenditure, GDP, and urban population were the main factors affecting arable land changes. The study can provide decision-making basis for the reasonable allocation of land resources, land use planning, and the scientific utilization of cultivated land resources, so as to realize the sustainable development of local resources, environment and economy.

Urumqi; arable land; driving mechanism; changes in the situation; multiple regression analysis

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170308

2016-04-01

刘祥鑫(1991—)，男，湖南邵阳人，硕士。研究方向：资源、环境和经济的可持续发展、区域经济可持续发展。※通讯作者：蒲春玲(1961—)，女，新疆阿克苏人，博士、教授、博士生导师。研究方向：资源、环境和经济的可持续发展、区域经济可持续发展。Email：puchunling@163.com

*资助项目：国家社会科学基金项目“塔里木盆地矿-农复合区矿产资源利用补偿调控机制研究”(08BJY061)

F323.211; F224

A

1005-9121[2017]03047-06